Durabilité des éco-bétons : impact d'additions cimentaires alternatives sur la corrosion des armatures dans les bétons armés

Durability of green concretes : impact of alternative cementitious materials on the corrosion of steel in reinforced concrete

• Auteur / Autrice : Fabien Frohard
• Direction : Thierry Chaussadent
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des Matériaux
• Date : Soutenance le 15/12/2014
• Etablissement(s) : Paris Est en cotutelle avec Université de Sherbrooke (Québec, Canada)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département Matériaux - MAT (Paris) - Département Matériaux et Structures / IFSTTAR/MAST
• Jury : Président / Présidente : Richard Gagné
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Chaussadent, Arezki Tagnit-Hamou, Loïc Divet, Alexandre Pavoine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Martin Cyr, Siham Kamali

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Détérioration

Béton -- Détérioration

Éco-matériaux

Mots clés libres

Éco-Bétons

Durabilité

Matériaux alternatif

Corrosion

Pouzzolane

Green-Concretes

Durablity

Alternative materials

Corrosion

Pozzolan

Résumé

L'utilisation de ressources locales est une des facettes importantes du développement durable dans le secteur de la construction. Plusieurs types de sous-produits sont aujourd'hui à l'étude pour une utilisation dans les bétons en tant qu'addition cimentaire, dans le but de développer des liants basés sur des ressources alternatives. La présente étude cherche à évaluer les performances de quatre types de sous-produits sur les propriétés des bétons armés vis-à-vis de la corrosion. La poudre de verre, les cendres volantes de papeterie, les cendres de boues d'épurations ou les sédiments calcinés présentent une nature minérale compatible avec un milieu cimentaire. Face à la problématique de corrosion des armatures, le béton constitue à la fois un milieu alcalin favorisant la passivité des aciers et une barrière de transport qui limite la pénétration de contaminants au sein de la matrice cimentaire (principalement les chlorures et le dioxyde de carbone). Les additions cimentaires doivent donc permettre aux aciers de développer un état passif et apporter à l'enrobage une densification afin de limiter la pénétration de contaminants jusqu'aux armatures. Les propriétés électrochimiques au contact des additions ont été caractérisées et les propriétés de transfert des bétons face aux chlorures et au dioxyde de carbone ont été étudiées. L'utilisation de ces matériaux n'influe pas particulièrement le comportement des aciers. Toutefois, l'enrobage est d'une importance particulière, à la fois vis-à-vis de la pénétration de chlorures et du dioxyde de carbone, mais aussi sur la cinétique de corrosion des armatures. La réactivité des additions impacte les propriétés de transfert qui contrôlent aussi bien la cinétique de contamination des bétons que le processus de corrosion des armatures dépassivées

The use of locally available resources is a major concern for construction sector when it comes to sustainable development. In the case of concrete, a variety of by-products is currently being investigated for use as cementitious materials so as to develop concrete made out of alternatives resources. The present study intends to assess the performance of four kinds of by-products on corrosion-related properties in reinforced concrete. Glass powder, paper mill fly ashes, sewage sludge ashes or calcined sediments exhibit a mineral nature compatible with the medium of concrete. In terms of corrosion concerns, the concrete act as an alkaline medium that enable steel passivity and as a transport barrier that limits deleterious elements ingress (mainly chlorides, carbon dioxide). Thus, the use of alternative cementitious materials should enable the passivation of steel and should also provide a densification to the cover in order to limit contaminants ingress toward steel vicinity. The electrochemical properties of steel in contact with cementitious additions were characterized and the transfer properties of concrete were investigated. The use of these materials has an insignificant impact on the behavior of steel. However, the concrete cover has significant influence on both chloride and carbon dioxide ingress as well as on the corrosion kinetic of reinforcement. The reactivity of the cementitious materials impacts the transfer properties which control the kinetic of contamination of concretes and the corrosion process of non-passive steel